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LIC. NUTRICIÓN – ANALISTA BIOLÓGICO
QCA. BIOLÓGICA
PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN
Bolilla 4
METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS:
• Digestión y absorción de hidratos de carbono.
•Ingreso de la glucosa a la célula. Transportadores.
•Glucólisis y su regulación.
•Lanzadera del glicerofosfato
•Metabolismo de fructosa, galactosa, etanol y sorbitol
DIGESTIÓN y
ABSORCIÓN
GLICÓLISIS
VIA GLICOLÍTICA
(Ruta de Embden – Meyerhof)
GLUCOSA
Hexoquinasa
ADP
Isomerasa
Fosfofructo
quinasa
ADP
Aldolasa
NAD+
Glicer.deshidrog
ADP
P-Glicerato
quinasa
Mutasa
Enolasa
ADP
Piruvato quinasa
PIRUVATO
2 X 3C
FASE I. (Reacciones 1-5).
FASE PREPARATORIA
Fosforilación de glucosa
Fragmentación de glucosa para dar 2 triosas
Gasto de energía, se consumen 2 ATP
Se recogen esqueletos carbonados de otros
monosacáridos
Fosforilación de la glucosa
•Paso inicial de todas las vías de utilización de
monosacáridos
•Impide la salida de Glucosa de la célula
* La glucosa es fosforilada
en el carbono 6
6 CH2OH
5
H
4
OH
O
H
OH
H
2
3
H
OH
GLUCOSA
glucose
6 CH OPO 2
2
3
5
O
ATP ADP
H
H
1
OH
4
Mg2+
OH
HEXOQUINASA
Hexokinase
H
OH
3
H
H
2
H
1
OH
OH
glucose-6-phosphate
GLUCOSA-6-P
Hexoquinasas
(fosforilan Glucosa)
Isoenzimas I, II, III
Isoenzima IV o
Glucoquinasa
- Enzimas constitutivas
- Son inespecíficas
-Km Glu pequeños, 0.01-0.1 mM
(alta afinidad)
-Son inhibidas por su producto
-Tejidos extrahepáticos
- Es inducible
- Muy específica, solo D-Glucosa
- Km Glu >10 mM (baja afinidad)
- No es inhibida por el producto
- Hígado y células beta del páncreas
Hexoquinasas
¿cuándo actúan?
Importancia fisiológica
[Glu] normal en sangre (“glucemia”) 5,0 mM
Isoenzimas
I, II, III
Isoenzima IV o
Glucoquinasa
Km Glu pequeños:
-continuo uso de Glucosa por las células
-provisión de Energía permanente
-no modifican su actividad por cambios
en la glucemia
Km Glu >10 mM:
-modifica su actividad con cambios en la
glucemia:
[Glu] normal: baja actividad
[Glu] elevada (después de una comida):
aumenta la actividad
-Es inducible por insulina
Reacción 2. Isomerización
Conversión de G-6-P (isómero aldosa) a fructosa-6-fosfato (F-6-P,
isómero cetosa)
Enzima: Fosfogluco-isomerasa
6 CH OPO 2
2
3
5
O
H
4
OH
H
OH
3
H
H
2
OH
H
1
OH
6 CH OPO 2
2
3
1CH2OH
O
5
H
H
4
Mg2+ o Mn2+ OH
HO
2
3 OH
H
Fosfoglucoisomerasa
glucosa-6-fosfato
fructosa-6-fosfato
Reacción 3. Consumo del segundo ATP
Enzima: fosfofructoquinasa
Fosforilación de F-6-P para formar Fructosa-1,6-bifosfato (FBP)
Reacción irreversible
Fosfofructoquinasa
6 CH OPO 2
2
3
O
5
H
H
4
OH
6 CH OPO 2
2
3
1CH2OH
O
ATP ADP
HO
2
3 OH
H
fructosa-6-fosfato
5
Mg2+
1CH2OPO32
H
H
4
OH
HO
2
3 OH
H
fructosa-1,6-bisfosfato
La Fosfofructoquinasa es una enzima alostérica y esta reacción
es el principal sitio de control de la velocidad
de la vía glicolítica.
Reacción 4. Formación de triosas fosfato
-Enzima: aldolasa
-Rotura de F-1,6-BP en dos triosas: el gliceraldehído-3-fosfato
(GAP) y la dihidroxiacetona fosfato (DHAP)
Dos moléculas de 3 carbonos
2
1C H 2 O P O 3 
2C
HO
H
H
1
H
CH
C
4
O H
C
C
O H
3
5
C
O
Aldolasa
6C H 2 O P O 3
fructosa -1,6 bisfosfato
2
2
2
O
3
CH
OPO
2
OH
3
H
4
2
+
5
H
6
O
C
C
OH
C H 2O P O
dihidroxiacetona gliceraldehído
fosfato
fosfato
3
2
-3 -
Reacción 5. Isomerización
Sólo uno de los productos, el GAP, continúa la vía glucolítica.
La interconversión entre éste y la DHAP es catalizada por la
Triosa fosfato isomerasa
2
1C H 2 O P O 3 
2C
HO 3C
H 4C
O
H
Aldolasa
OH
H 5C O H
2
6C H 2 O P O 3
fructosa-1,6bisfosfato
H
C H 2 O P O 32 
C
O
C H 2O H
+
O
C
H
C
OH
C H 2O PO 32 
dihidroxiacetona gliceraldehído-3fosfato
fosfato
Triosafosfato-isomerasa
Dos moléculas de 3 carbonos
GLUCOSA
Hexoquinasa
ADP
Isomerasa
Fosfofructo
quinasa
ADP
Aldolasa
NAD+
Glicer.deshidrog
ADP
P-Glicerato
quinasa
Mutasa
Enolasa
ADP
Piruvato quinasa
PIRUVATO
2 X 3C
FASE II (Reacciones 6-10)
FASE DE BENEFICIO
 Oxidación de los esqueletos carbonados de
2 TRIOSAS
las
 Producción de equivalentes de reducción: 2 NADH
Producción de energía metabólica por
fosforilación a nivel de sustrato : 4 ATP
 El producto final son 2 PIRUVATOS
Reacción 6. Formación del primer intermediario de
"alta energía”.
Enzima: gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa
Oxidación y fosforilación del Gli-3-P, por el NAD+ y fosfato
inorgánico (Pi), para producir el 1,3-bifosfoglicerato (BFG).
Gliceraldehído-3-fosfato
deshidrogenasa
H
O
1C
2
H
2
C
OH
OPO32
+ H+ O
2 NAD+2 NADH
1C
+ +2 Pi
H C OH
3 CH2OPO3
2
gliceraldehído3-fosfato
fosfato inorgánico
2
2
2
3CH2OPO3
1,3-bisfosfoglicerato
Reacción 7. Primera producción de ATP
Enzima: fosfoglicerato quinasa (PGK)
Se forma el primer ATP por fosforilación a nivel de sustrato,
rindiendo además 3-fosfoglicerato
Fosfoglicerato quinasa
1C
2
O
OPO322 ADP2 ATP O
O
H 2C OH
2
3 CH2OPO3
1,3-bisfosfoglicerato
C
Mg
2+
2H
1
C
2
OH
3 CH2OPO3
2
3-fosfoglicerato
1ra Fosforilación
a nivel del sustrato
Reacción 8. Transferencia intramolecular de fosfato
Enzima: fosfogliceromutasa
conversión de 3PG a 2-fosfoglicerato
Fosfogliceromutasa
O
O
C
C
1
2H
C
2
O
O
1
OH
3 CH2OPO3
Mg2+
2
3-fosfoglicerato
2H
C
2
OPO32
3 CH2OH
2-fosfoglicerato
Reacción 9. Formación del segundo intermediario de
"alta energía”.
Enzima: enolasa
Deshidratación del 2-PG a fosfoenolpiruvato (PEP),
Enolasa
O
O
C
2
C
1
H
C
2
O
O
OPO32
3 CH2OH
2-fosfoglicerato
Mg2+ 1
2 2C ~ OPO32
3 CH2
fosfoenolpiruvato
complejo activo con catión magnesio.
+ H2O
Reacción 10. Producción del segundo ATP
Enzima: piruvato quinasa
Acoplamiento de la energía libre de hidrólisis del PEP a la
síntesis de ATP (fosforilación a nivel de sustrato) para formar
piruvato.
Piruvato quinasa
O
O
C
1
2 ADP 2ATP
2 2C ~ OPO32Mg
3 CH2
fosfoenolpiruvato
O
O
C
C
1
2+
2
o Mn
2+
C
2
O
O
1
OH
3 CH2
enolpiruvato
22C
O
3 CH3
piruvato
2da Fosforilación
a nivel del sustrato
GLUCOSA
6C:
Hexoquinasa
ADP
Isomerasa
Fosfofructo
quinasa
ADP
Aldolasa
NAD+
Glicer.deshidrog
ADP
P-Glicerato
quinasa
Mutasa
Enolasa
Acetil-CoA
ADP
Piruvato quinasa
PIRUVATO
ó
Lactato
Puntos de Regulación de la Glicólisis
TRES REACCIONES QUÍMICAS IRREVERSIBLES
1° Punto de Control
HEXOQUINASA
2° Punto de Control
FOSFOFRUCTOQUINASA
Principal punto de control
de la Vía Glicolítica
3° Punto de Control
PIRUVATO QUINASA
(-) Glucosa 6 P (-)ATP
(+)Glucosa
(-) ATP, NADH, Citrato y AG
de cadena larga
(+) ADP ó AMP, Fruc-2,6 bis-P
(-) ATP, Acetil CoA,
desfosforilación
(+) AMP, Fruc-1,6-bis-P,
fosforilación
ECUACION GENERAL DE LA VIA GLICOLITICA
GLUCOSA + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+
2 PIRUVATO + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O
EN ANAEROBIOSIS – EN EL CITOSOL
6C
GLUCOSA
Hexoquinasa
ADP
Isomerasa
ADP
Fosfofructo
quinasa
Aldolasa
NAD+
ADP
Glicer.deshidrog
P-Glicerato
quinasa
Mutasa
Enolasa
ADP
Piruvato quinasa
PIRUVATO 2 X 3C
BALANCE ENERGETICO
EN ANAEROBIOSIS – EN EL CITOSOL
FASE PREPARATORIA: Se gastan 2 ATP
FASE DE BENEFICIO: Se producen 4 ATP
Rendimiento neto de la Vía Glicolítica
2 ATP
LA CELULA DEBE REOXIDAR EL NADH PARA
QUE LA VIA GLICOLITICA PUEDA FUNCIONAR !!!
¿QUE OCURRE EN CONDICIONES
AERÓBICAS?
LA REACCION DE LA
GLICERALDEHIDO 3P-DESHIDROGENASA
(Reacción 6 Vía Glicolítica)
NAD+
NADH
EN EL CITOSOL
DESTINO DEL PIRUVATO
GLUCOSA
Vía Glicolítica (citosol)
ANAEROBIOSIS
2 Lactato
2 PIRUVATO
O2
AEROBIOSIS
2 Acetil-CoA + 2 CO2
Etanol
Fermentación
Láctica Fermentación
(músculo)
O2
Alcohólica
(microorganismos:
levaduras)
C. KREBS
(mitocondria)
4 CO2+ 4 H2O
Células animales
PIRUVATO
CO2 + H20 (Ciclo de Krebs)
LA REACCION DE LA
GLICERALDEHIDO 3P-DESHIDROGENASA
(Reacción 6 Vía Glicolítica)
NAD+
NADH
EN CITOSOL
REOCCIDACIÓN DE NADH
NAD+
EN AEROBIOSIS
“SISTEMA DE LANZADERAS”
Equiv. de reducción
Cadena respiratoria
PRODUCCION de 2 ó 3 ATP/ NADH
SISTEMAS LANZADERAS
transferencia indirecta de
equivalentes de reducción a la Cadena Respiratoria
Lanzadera del
glicerofosfato
(rinde 2 ATP)
-Músculo esquelético
-Cerebro
Sistemas
Lanzaderas
Lanzadera del
malato-aspartato
(participan amino ácidos)
(rinde 3 ATP)
-Hígado
- Corazón
- Riñón
EN AEROBIOSIS
1 GLUCOSA
Lanzadera del glicerofosfato
GA3P
DHAP
citosol
G3PDH
Vía
Glicolítca
citosol
2 PIRUVATO
2 ATP
mitocondria
Lanzadera glicerol-fosfato. Feduchi, Blasco, Romero, Yañez. Bioquímica. 1° Edición
LA CELULA DEBE REOXIDAR EL NADH PARA
QUE LA VIA GLICOLITICA PUEDA FUNCIONAR !!!
¿QUE OCURRE EN CONDICIONES
ANAERÓBICAS?
SEGÚN LA CELULA O MICROORGANISMO DE QUE SE
TRATE EXISTEN DIFERENTES VIAS DE FERMENTACION
DESTINO DEL PIRUVATO
GLUCOSA
Vía Glicolítica (citosol)
2 PIRUVATO
O2
O2
AEROBIOSIS
ANAEROBIOSIS
2 Lactato
2 Acetil-CoA + 2 CO2
Etanol
Fermentación
Láctica Fermentación
(músculo)
Alcohólica
(microorganismos:
levaduras)
C. KREBS
4 CO2+ 4 H2O
Células animales
FERMENTACION ALCOHOLICA
Piruvato
descarboxilasa
Piruvato
Alcohol
deshidrogenasa
Etanol
Acetaldehído
(en levaduras – citosol)
FERMENTACION LACTICA
O
CH3 __C __COO-
Piruvato
NADH + H+
OH
NAD +
CH3 __CH_COO-
Lactato
deshidrogenasa
Lactato
(en músculo – citosol)
BALANCE ENERGETICO
Rendimiento de la Vía Glicolítica
1Glucosa
2Piruvato + 2 NADH + H+
ANAEROBIOSIS
2 ATP
CITOSOL
AEROBIOSIS
4 ó 6 ATP
CITOSOL Y
MITOCONDRIAS
(lanzaderas)
Bibliografía
1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007).
2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).
3- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona
(2010).
4- Docentes de Química Biológica, “QUIMICA BIOLOGICA Orientada a Ciencias de los
Alimentos”, Nueva Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de San Luis.